Otvety

18. В чем заключается особенность работы роторных фильтров?

Роторный зернистый фильтр предназначен для очистки газов, имеющих температуру до 300 С от неслипаемой и слабослипаемой пыли.

Фильтр роторный зернистый состоит из неподвижного корпуса 2 с расположенным в верхней части входным патрубком. В нижней части вдоль корпуса имеется отверстие (проем) для выхода золы и установки бункеров сбора золы 4. В корпусе помещен вращающийся ротор 1 на наружных подшипниковых опорах с укрепленными на нем фильтрующими элементами. Ротор по длине имеет двойной цилиндрический каркас с полым пространством между внутренним цилиндрическим каркасом и валом ротора. На этот каркас установлены кассеты с фильтрующим материалом 5. В качестве фильтрующеего материала применяются специальные стеклоошарики диаметром 3–4 мм, магнитное стекло, феррогранулы, феррокорунд, граншлаки.

По сечению ротор разделен на 12 секторов. В каждом секторе установлены четыре фильтрующие кассеты, укрепленные в отверстиях на цилиндрической поверхности полого ротора.

Кассета зернистая состоит из объемного каркаса, выполнена из металлических решеток, между которыми засыпается зернистый материал крупностью 2–3 мм. При вращении ротора зернистый материал имеет возможность пересыпаться за счет полости в кассете, что исключает связывание пыли в монолит и способствует эффективности регенерации.

При прохождении запыленного газа через фильтрующий зернистый материал пыль оседает снаружи кассеты, а газ проходит через фильтрующий материал (зерно),

попадая во внутренний полый ротор, направляясь к торцевым выходным патрубкам. Оттуда очищенный от грубых фракций газ поступает к фильтру роторному волокнистому второй ступени.

При незначительной начальной запыленности дымовых газов 5–15 г/м3 и отсутствии требований глубокой очистки роторные зернистые фильтры могут применяться в качестве одной ступени со степенью очистки до 95 % с достижением конечной запыленности до 150 мг/м3. При высоких экологических требованиях эти фильтры могут применяться в качестве первой ступени золоулавливания.

Фильтр роторный волокнистый (рукавный) служит в качестве второй ступени пылеочистки для тонкой очистки газов. По конструкции и принципу действия роторный волокнистый фильтр аналогичен роторному зернистому фильтру, но вместо кассет с зернистым наполнителем устанавливаются жесткие проволочные каркасы «патронного типа» диаметром 150–200 мм, ввинчивающиеся в

специальные гнезда на роторе (коллекторе очищенного газа). На проволочные каркасы надеваются фильтры (рукава) из специального волокнистого материала. Таким образом, получается вращающийся рукавный фильтр, обеспечивающий вместе с предочисткой степень очистки до 99,9 %.

21

19. Когда применяется многоступенчатое золоулавливание и как определяется его эффективность?

Перспективными для использования в энергетике являются такие комбинированные золоулавливающие аппараты (электрофильтр + водяной аппарат для улавливания в том числе и мелких частиц; электрофильтр + рукавный фильтр). Такие установки с двухступенчатым золоулавливанием рекомендуется применять при работе котлов на зольных топливах Aпр > 3 % и высоких экологических требованиях к ТЭС.

Вместо двух последних электрополей установлен рукавный фильтр. Применение в качестве первой ступени мокрой очистки газа способствует, кроме того, повышению эффективности электрофильтра за счет снижения удельного электрического сопротивления золы. Комбинация электрофильтра и рукавного фильтра в одном корпусе рекомендована в качестве варианта реконструкции устаревших электрофильтров для электростанций, на которых предполагается переработка и отпуск потребителям золошлаковых материалов.

Эффективность 2ступенчатой ЗУ определяется по уравнению:

доля , уловленная золовыми частицами непосредственно в газоходе

котла

22

щелочной водой (щелочность 5–10 мг-экв/л)

число часов работы сероулавливающей установки и котла, соответственно, ч/год

эффективность работы сероулавливающей установки

21. Как рассчитать требуемую эффективность снижения оксидов серы в дымовых газах котлов, используя нормативы?

Требуемую эффективность работы сероулавливающей установки для котлов разной мощности легко подсчитать, зная нормативы удельных выбросов

исходные (фактические) удельные выбросы диоксида серы без учета

22. Каковы способы уменьшения содержания серы в топливе до их сжигания? [стр. 58,200, Беспалов, Вагнер, Природоохранные технологии на ТЭС]

При сжигании серосодержащего топлива образуется два оксида серы: сернистый ангидрид (SO2) и серный ангидрид (SO3). Оксиды серы, а также образующиеся при соединении в атмосфере с водяным паром кислоты (Н2SO3 и H2SO4) оказывают вредное воздействие на здоровье людей, являются причиной гибели хвойных лесов, плодовых деревьев, снижения урожайности сельскохозяйственных культур, закисления водоемов. Кроме того, оксиды серы являются причиной коррозии стальных конструкций и разрушения различных строительных материалов.

Метод осуществляют путем:

-гидроочистки нефти на нефтеперерабатывающих заводах;

-обогащением углей;

-гидротермическим обессериванием углей, заключающемся в обработке измельченного топлива в автоклавах при давлении 1,75МПа и температуре 300 0С щелочными растворами, содержащими гидраты оксидов натрия и калия;

-термической обработки топлива с использованием окислителей (газификация) или без них (пиролиз).

Эти пути сложны в техническом исполнении и дорогостоящи.

23

23. Каким образом происходит связывание серы в процессе горения топлива?[стр. 60, Беспалов, Вагнер, Природоохранные технологии на ТЭС]

Сущность способа заключается в добавлении к сжигаемому топливу известняка или доломита в количестве, примерно в два раза превышающем стехиометрически содержание серы в исходном топливе. В топке под воздействием температуры известняк диссоциирует на углекислоту и оксид кальция, а последний взаимодействует с сернистым ангидридом:

CaCO3 t CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 CaSO4

В результате образуется сульфат кальция, который вместе с золой улавливается в золоуловителях.

24. Какие преимущества с экологической точки зрения имеют котлы с кипящим слоем? [стр. 62, Беспалов, Вагнер, Природоохранные технологии на ТЭС]

Котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС)

Кипящий слой характеризуется интенсивностью дутья, превышающей предел устойчивости плотного слоя, но далеко не достигающей скорости витания частиц крупных размеров. При этих условиях все частицы в слое интенсивно перемешиваются, двигаясь вверх и вниз, но, при этом, слой имеет относительно четкую верхнюю границу. Процесс горения организован и проходит в две фазы (ступени). В качестве первой ступени топки используется сам слой, где происходит прогрев, подсушка и выделение горячих газов. Второй ступенью топки является камера дожигания газа и частиц уноса, выдаваемых слоем. Частицы уноса не успевшие сгореть во второй ступени, улавливаются на выходе из топочного пространства и возвращаются в слой, таким образом можно довести выгорание топлива до 99,5% и выше.

Химические механизмы подавления выбросов NOX и SO2 аналогичны описанным в предыдущих разделах. В этом смысле, в котлах ЦКС, отличия вызваны лишь конструктивными особенностями, при этом можно добиться связывания сернистого ангидрида на уровне 90...98%. В то же время, котлы ЦКС характеризуются низким образованием окислов азота (по сравнению с факельным сжиганием) из-за низких температур слоя (700...950О С).

В целом котлы с ЦКС выглядят весьма перспективно, однако их внедрение требует больших капиталовложений и, в этой связи, не решает проблемы снижения вредных выбросов на действующих станциях.

25. В каких установках сочетается золоулавливание и очистки дымовых газов от SO2 ?

Золоулавливание используется совместно с сероулавливанием при связывании серы в процессе сжигания топлива и при сухих и мокро-сухих методах сероулвливания(Природоохранные технологии на ТЭС, Беспалов, Вагнер)

24

26. Опишите мокрый известняковый метод очистки газов от SO2 и область его применения. [стр. 72, Беспалов, Вагнер,

Природоохранные технологии на ТЭС]

В основе метода мокрой абсорбционной очистки дымовых газов лежит нейтрализация сернистой кислоты, получающейся в результате растворения диоксида серы, содержащегося в дымовых газах, гидратом окиси Са(ОН)2 (известью) или карбонатом кальция СаСО3 (известняком).Известь более дорогой и дефицитный материал. Однако применение извести в качестве сорбента позволяет почти в 2 раза сократить расход реагента, снизить расход электроэнергии на приготовление суспензии и орошение абсорбера. Поэтому в ряде случаев применение может быть оправдано, несмотря на то, что по сравнению с известняком ее стоимость может быть в 2…2,5 раза выше.

СаСО3+SO2=СаSО3+СО2

2СаSO3+О2=2СаSО4. Преимуществом метода является:

–применением в качестве реагента недорогих и недефицитных природных материалов;

–относительная простота технологии при высокой степени очистки газов от SO2, достигающая в современных установках 95…98%;

–получение конечного продукта, пригодного для дальнейшего использования;

–сравнительно невысокие капитальные затраты на сооружение установки.

Недостатки метода:

–охлаждение дымовых газов в процессе очистки до температуры насыщения, что требует их повторного подогрева в специальном подогревателе, усложняющего технологическую схему;

–наличие сточных вод, требующих очистки;

–большие габариты установки.

25

27. В чем суть мокросухого метода уменьшения выбросов SO2 ?

Мокро-сухим (МСС) называется такой способ, когда реагент вводится в

дымовые газы в виде водного раствора, который связывает диоксид серы и за счет теплоты дымовых газов полностью испаряется. Способ основан на эффективном поглощении SO2 известью Ca(OH)2 или содой Na2CO3.

Дымовые газы из котла проходят предварительную очистку от твердых частиц в двух-трехпольном электрофильтре 7 и направляются в полый абсорбер-сушилку 1. Во входном патрубке абсорбера устанавливаются специальные направляющие устройства, обеспечивающие закрутку газовых потоков таким образом, чтобы капли суспензии не попадали на стенки аппарата. Узел приготовления известковой суспензии состоит из силоса извести 4, емкости для приготовления и хранения суспензии 5, насоса 6 и механического разбрызгивающего устройства 2. Образовавшиеся отходы и оставшаяся зола улавливаются в электрофильтре или рукавном фильтре 3. Большой объём аппарата при малой скорости газа позволяет глубоко охлаждать дымовые газы, что обеспечивает высокую эффективность сероулавливания и повышает надежность работы электрофильтра.

Если запыленность уходящих из котла дымовых газов велика (более 5–7 г/м3), то перед абсорбером-сушилкой устанавливается предвключенный золоуловитель. Продукты сероочистки вместе с летучей золой улавливаются в золоуловителе, установленном за абсорбером, и складируются на золоотвале. За счет увеличения времени контакта реагента и SO2 эффективность сероулавливания возрастает до 90–92 % при полном испарении воды.

К преимуществам МСС относятся:

•простота технологической схемы;

•меньшие, чем при МИС, капитальные затраты;

26

•меньший расход тепловой энергии на подогрев дымовых газов по сравнению со схемой МИС;

•отсутствие сточных вод.

Недостатками способа являются:

•значительное энергопотребление (3–6 % мощности ТЭС);

•повышенный расход дорогих реагентов (извести или соды);

•низкое качество сухих отходов (отсутствие гипсовых вяжущих веществ);

•необходимость установки системы очистки дымовых газов от твердых частиц (продуктов реакций) после абсорбера.

Упрощенная мокро-сухая технология Е-SOx основана на связывании оксидов серы тонкодиспергированной водно-известковой суспензией с последующим высушиванием этой суспензии с использованием теплоты очищенных дымовых газов.

Сероочистка по технологии Е-SOx (рис. 2.21) работают следующим образом. В форкамеру электрофильтра при помощи пневмомеханических форсунок вводят диспергированную известковую суспензию.

При большой поверхности контакта с дымовыми газами обеспечивается быстрое поглощение оксидов серы из газов и быстрое высушивание капель до поступления газов в первое поле электрофильтра. Технология Е-SOx позволяет наряду с улавливанием оксидов серы, улучшить работу электрофильтра. Это достигается охлаждением дымовых газов при высушивании капель суспензии, что улучшает электрофизические свойства газов.

Объём дымовых газов уменьшается на 15–18 %, что увеличивает скорость газов и уменьшает время пребывания газов в активной зоне электрофильтров. Тонкодисперсное разбрызгивание создают путем использования рабочей среды, в качестве которой используется сжатый воздух или перегретый пар.

27

Негашеную комовую или размолотую известь подают в аппарат гашения 5, откуда концентрированную суспензию сливают в бак для приготовления реагента 2, где ее смешивают с водой и доводят до нужных параметров. Сухие продукты сероочистки вместе с золой дымовых газов и улавливаются в электрофильтре. Уловленная смесь летучей золы с полуводным сульфитом кальция, двуводным сульфатом кальция и гидроксидом кальция может использоваться в дорожном строительстве, при заполнении неудобиц, в качестве заполнителя при производстве строительных изделий.

28.Что такое приземная концентрация вредного вещества? Как

еерассчитать?

Природоохранные технологии по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу должны обеспечивать в приземном слое атмосферы концентрации, не превышающие предельно-допустимые на эти вещества. Приземная подфакельная концентрация по мере удаления от трубы возрастает и достигает максимума См на расстоянии Xм.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстояния Хм (м) от источника и определяется по формуле:

Где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы/ Для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдовы, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии А = 200; для севера и северо-запада европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины А=160; для центральной части европейской территории России А=140; для субтропической

зоны Средней Азии А=250.

М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H (м) - высота источника выброса над уровнем земли

ƞ - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не

превышающим 50 м на 1 км, ƞ = 1.

∆T(°C) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Tв. При расчете Т температура окружающего воздуха определяется из климатологического справочника для летнего времени в дневные часы.

От нескольких труб Z

28

29. В каких случаях можно применить малозатратные упрощенные технологии очистки дымовых газов от SO2 ?

Если содержание диоксида серы SО2 в продуктах сгорания малосернистых углей близко к нормируемым значениям или если необходимо снизить выбросы для этой цели можно рекомендовать использование малозатратных технологий сероочистки.

К ним в первую очередь относятся сухая известняковая технология (СИТ) и упрощенная мокросухая известковой сероочистка (E-SOх)(вопрос №27).

Сухая известняковая технология (СИТ) основана на обжиге тонко размолотого известняка в топочной камере при температуре 1000 1100 °С до образования извести с последующим ее взаимодействием с диоксидом серы.

Установка работает следующим образом. Размолотый известняк из стационарной силосной башни подают в расходный бункер, а из него в верхнюю часть топочной камеры, где имеется зона с температурой дымовых газов 1000 – 1100 °С. Частицы известняка при этой температуре разлагаются с образованием активной извести, которая взаимодействует с SO2 при температуре газов около 850 °С. При температуре газов приблизительно 500 °С связывание диоксида серы прекращается, и летучая смесь золы с отходами сероочистки уходит с дымовыми газами в золоуловитель. В результате реакции образуется безводный гипс (ангидрид).

Применение СИТ имеет ряд особенностей:

а) в ней можно использовать известняк любой степени кристаллизации; б) ввод в дымовые газы известняка изменяет химический состав золы и

снижает в результате этого температуру начала деформации золы, что может привести к увеличению шлакования поверхностей нагрева;

в) при больших количествах вводимого известняка точку росы можно снизить почти до точки росы водяного пара. (это позволяет снизить температуру уходящих газов и тем самым частично компенсировать затраты на сероочистку; во-вторых, электрофизические свойства дымовых газов ухудшаются, что особенно важно при использовании на котле электрофильтра, поскольку в этом аппарате появляется обратное коронирование различной степени интенсивности, во избежание чего

29

необходимо принимать соответствующие меры. Наличие в продуктах сгорания безводного гипса может привести к образованию в скрубберах-пылеуловителях трудно удаляемых отложений, поэтому необходимо обеспечивать точный химический баланс в золоуловителях)

30. Чем отличаются регенеративные схемы очистки газов от SO2 от не регенеративных?

В мокрых технологиях дымовые газы интенсивно промываются водной суспензией или раствором реагента, что вызывает его диссоциацию на ионы. Присутствующий в дымовых газах диоксид серы растворяется и тоже переходит в ионную форму SO32– и быстро связывается с ионами реагента. Расход воды в этих технологиях большой, что приводит к существенному охлаждению газов вплоть до температуры точки росы по водяному пару. Поэтому для повышения температуры применяют подогрев дымовых газов.

Мокрые технологии подразделяются на:

•регенеративные (циклические);

•нерегенеративные.

Их отличие состоит в том что при применении регенеративных технологий происходит повторное использование веществ-реагентов, образующихся в конечных реакциях (то есть затраты реагентов незначительны - только на восполнение потерь в технологическом цикле)

Регенеративные:

Аммиачно-циклический способ очистки дымовых газов от SO2 основан на поглощении SO2 из дымовых газов распыленным раствором сульфита аммония (NH4)2SO3 с образованием бисульфита аммония. После промывки газов раствор бисульфита аммония подвергают нагреву с образованием концентрированного сернистого ангидрида и сульфита аммония. Сернистый ангидрид используется для получения кислоты или элементарной серы, а сульфит аммония (NH4)2SO3 используется повторно.

Дымовые газы после золоуловителя поступают в противоточный абсорбер 1, орошаемый сульфит-бисульфитным раствором. Абсорбер полый или насадочный состоит из нескольких ступеней орошения, куда подается аммиак для восполнения потерь. Насыщенный диоксидом серы раствор подают в десорбционную колонну 3, в которой поддерживают температуру 97 С и вакуум около 47 кПа. В результате разложения бисульфата аммония образуется сульфитный раствор, который возвращается в абсорбер, и газообразный SO2. Из абсорбера смесь диоксида серы с водяными парами пропускают через конденсатор 4, где удаляют основную часть влаги, затем через сушильную башню 5. Осушенный SO2 путем охлаждения сжижают, сливают в цистерны и транспортируют потребителям. Очищенные газы после подогрева в подогревателе 2 сбрасываются в атмосферу.

Достоинством способа является практическое отсутствие затрат реагентов и небольшой расход тепловой энергии на восстановление (NH4)2SO3. Этот метод рентабелен при содержании SO2 в дымовых газах не менее 0,5 %.

К недостаткам следует отнести то, что все оборудование должно иметь кислостойкое исполнение, кроме того, достаточно сложна эксплуатация установки. Данный способ находится в стадии освоения.

30